熱電偶是一種流行的溫度傳感器。便宜，可互換，標(biāo)準(zhǔn)連接器以及較大的溫度測(cè)量范圍，主要的限制是精度，很難獲得小于1°C的系統(tǒng)誤差。

工作原理 How they work

1822年，一位名叫托馬斯塞貝克的愛(ài)沙尼亞內(nèi)科醫(yī)生意外發(fā)現(xiàn)了兩段金屬的連接端產(chǎn)生了電壓。熱電偶便是基于這種塞貝克效應(yīng)的。雖然任意兩種金屬就可以做成一個(gè)熱電偶，但是還是會(huì)采用許多標(biāo)準(zhǔn)的型號(hào)，因?yàn)樗鼈儞碛谐暗碾妷狠敵龊洼^大的溫度梯度下面的圖表顯示的是最常用的K型熱電偶

附表顯示了在任意溫度下熱電偶所產(chǎn)生的電壓，以上圖為例，K型熱電偶在300°C時(shí)可產(chǎn)生12.2mV電壓。但是不可以簡(jiǎn)單的在熱電偶上連接電壓表進(jìn)行測(cè)量，因?yàn)榕c電壓表連接會(huì)產(chǎn)生第二個(gè)不希望得到的熱電偶結(jié)點(diǎn)。為了得到較為精確的測(cè)量值，必須采用冷端補(bǔ)償技術(shù)（CJC）。

你可能會(huì)問(wèn)為什么在熱電偶上連接一個(gè)電壓表不會(huì)產(chǎn)生一些附加的熱電偶結(jié)點(diǎn)（與熱電偶連接的引線，與電壓表連接的引線，電壓表內(nèi)部引線等等）   熱電偶中間導(dǎo)體定律描述到：熱電偶回路中，接入第三導(dǎo)體，只要第三種導(dǎo)體的兩個(gè)接頭溫度相同，則回路中的總熱電勢(shì)不變。

該定律對(duì)于熱電偶的結(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)也是非常重要的，熱電偶的結(jié)點(diǎn)連接可以采用焊接的方式，只要保證焊錫不會(huì)影響測(cè)量讀數(shù)。實(shí)際上，盡管熱電偶結(jié)點(diǎn)都是采用熔接的方式的（通常是采用電容性放電的方式）這樣可以保證熱電偶的性能不會(huì)因熔接點(diǎn)而受到影響。

所有標(biāo)準(zhǔn)的熱電偶表格都允許有第二個(gè)熱電偶結(jié)點(diǎn)，只要這個(gè)結(jié)點(diǎn)是在0°C的情況下。 傳統(tǒng)的做法是把該結(jié)點(diǎn)放置在冰水融合物中（冷端補(bǔ)償）采用冰水融合物并不是對(duì)大部分的測(cè)量設(shè)備和應(yīng)用場(chǎng)合都是適用的，所以需要把熱電偶與測(cè)量設(shè)備的連接點(diǎn)溫度記錄下來(lái)。

典型地，冷端溫度是由一個(gè)高精度的熱敏電阻來(lái)傳感的，這個(gè)熱敏電阻與測(cè)量的設(shè)備之間有很好的熱傳導(dǎo)關(guān)系從第三導(dǎo)體與熱電偶之間的結(jié)點(diǎn)與熱電偶本身的結(jié)點(diǎn)的測(cè)量值可以計(jì)算出熱電偶末端的確切溫度。對(duì)于少部分的設(shè)備來(lái)說(shuō)，CJC技術(shù)由一個(gè)半導(dǎo)體溫度傳感器來(lái)實(shí)現(xiàn)。這種方法把熱電偶的信號(hào)與半導(dǎo)體直接相連，最終就可以直接獲得準(zhǔn)確的測(cè)量值，而不需要去記錄兩個(gè)溫度再進(jìn)行計(jì)算。理解冷端補(bǔ)償技術(shù)是非常重要的；任何冷端溫度測(cè)量所產(chǎn)生的誤差都會(huì)導(dǎo)致熱電偶末端測(cè)量溫度的誤差。

線性化   Linearisation

如采用CJC技術(shù)一樣，測(cè)量設(shè)備必須還要考慮到熱電偶輸出非線性這個(gè)事實(shí)。熱電偶測(cè)量溫度與輸出電壓的關(guān)系是一個(gè)復(fù)雜的多項(xiàng)式方程（復(fù)雜程度取決于熱電偶的類(lèi)型）類(lèi)似的線性化方法被用在低成本的熱電偶儀表上。高精度的設(shè)備，例如Pico TC-08，在計(jì)算機(jī)內(nèi)存里已經(jīng)存儲(chǔ)了相關(guān)的熱電偶查詢(xún)表格，可自動(dòng)消除這種非線性問(wèn)題所帶來(lái)的誤差。

熱電偶類(lèi)型    Thermocouples type

熱電偶可以是裸線式的焊珠熱電偶，此類(lèi)型具有低成本和快速相應(yīng)時(shí)間的特點(diǎn)；也可以是探頭式的熱電偶。多種探頭式的熱電偶適合不同類(lèi)型的測(cè)量設(shè)備（工業(yè)，科研，食品，醫(yī)藥等等）需要提醒的一點(diǎn)是：在選用探頭時(shí)要首先確定它們具有相匹配的連接頭。兩種常用的接頭類(lèi)型是標(biāo)準(zhǔn)的圓形插腳接頭和小型的平式插腳接頭，這導(dǎo)致了一些誤會(huì)就是：以為小型的接頭會(huì)比標(biāo)準(zhǔn)的接頭更加流行。選擇一個(gè)熱電偶需要考慮熱電偶的類(lèi)型以及絕緣層和探頭的結(jié)構(gòu)。所有的這些因素都會(huì)給溫度的測(cè)量范圍，測(cè)量進(jìn)度和讀數(shù)的準(zhǔn)確度帶來(lái)影響。以下顯示的是熱電偶的類(lèi)型列表。